分子的离解能（dissociation energy of molecule）一个处于最低能态的分子分解为完全独立的原子时，从外界吸取的最小能量。分子有振动零点能（见双原子分子振动－转动光谱），同位素效应使折合质量小的分子零点能较高，但由分子内部电荷结构决定的电势能仍一样；双原子分子的离解能为  ，因此折合质量小的同位素分子的离解能较小。例如 H2、HD和D2分子（其中D为氘原子，是氢的同位素）中，H2的离解能最小，为4.478 00eV，HD和D2分子的离解能分别为4.513 69eV和4.556 18eV。

　　对于以离子键结合的分子，还可能分解为完全独立的离子,这种离解能与上面定义的离解能有区别。例如氯化钠分子(NaCl)离解为完全独立的原子至少需要3.58eV，而离解为完全独立的Na+和Cl－离子至少需要5.00eV。

　　化学领域中所说的分子离解能是指在 1个大气压和25°C温度下 1摩尔理想气态分子分解成完全独立的原子所需的最小能量。例如 1摩尔氢分子在上述条件下分解为完全独立氢原子，至少需要从外界吸取4.362×10□ J热量。对双原子分子，离解能也是键能。对多原子分子，离解能和键能的概念不同。例如N H□分子有三个等价的N─H键，但各键按分解先后次序其能量也不同，分别为4.310、3.849、3.598×102 J/mol，离解能应是三者之和，就是1.1757×102J/mol，而平均键能是三者之平均值，3.919×102J/mol。

　　用光谱方法测量分子振动带限的频率来确定双原子分子的离解能，比用化学方法测得的值准确得多。

H2O 分子的离解能应是两个O-H键的键能之和。要详细探讨各键的键能，就要按分解先后次序来考虑。如果仅仅只是计算离解能（前提是都在同一个方法和基组下），首先是分别计算出O,H原子的基态能量和H2O的基态能量,然后用O,H,H的基态能量之和减去H2O的基态能量，即可求得离解能，将其/2即得到平均键能。